RNA svět - polemika o počátku života  
Před několika dny vyšel na Oslu článek "Vznik života byl jednodušší, než se soudilo". Pokusím se o mírnou polemiku s textem - nejde mi přitom vůbec o kreacionismus či zpochybňování evoluce, ale rád bych trochu upřesnil, co vlastně míníme oním hypotetickým prvotním RNA světem a na jaké problémy při těchto úvahách narážíme.

 

 
Richard Dawkins přednáší biologii na universitě v Oxfordu, je nositelem Skespearovy ceny.

Nejprve trochu skepse: "Myslím, že bychom měli rozlišovat dvě věci: Zda evoluce nějak proběhnout mohla a zda tak skutečně proběhla," říká v rozhovoru o umělých buňkách na Science Worldu biolog Petr Pajer z Ústavu molekulární genetiky AV. Druhá otázka, "jak se to skutečně stalo", je přitom podstatně složitější, protože je od nás oddělena termodynamickým šumem. Samozřejmě, že chceme-li jako evolucionisté po tisíci první vyvracet inteligentního designéra nebo čistý kreacionismus, pak nám stačí ukázat, že vznik života se nějak odehrát MOHL - třeba tím, že celý proces znovu uskutečníme ve zkumavce. A jasné je i to, že taková demonstrace bude mediálně vděčná, při celém projektu se naučíme technologie, které budou k použití i úplně jinde - a tak dále. Ovšem těžko říct, zda půjde o opakování toho, co se na Zemi odehrálo před cca 4 miliardami let. Tady se jistoty dobereme podstatně obtížněji.

 

Richard Dawkins uvádí hezký příklad se stavbou gotické katedrály. Postavit ji do současné podoby tak, že v každém kroku jenom něco přidáváte, je obtížné. Ejhle, zvolají kreacionisté, vidíte, že nemohla vzniknout krok za krokem. Dnešní stavby ovšem obsahovaly také podpěry, které byly postupně odebírány (viz článek Evoluce do skládačky nejenom přidává ). Před dnešní složitou biochemií živých organismů nejspíš existovala celá řada jednodušších položivých strojků. Problém je v tom, že po nich skoro nezůstaly stopy, protože první organismy "položivý" obsah prapolévky nemilosrdně sežraly. A tak třeba v laboratoři dokážeme připravit jednodušší nukleové kyseliny, které lze replikovat, třeba threonukleovou kyselinu, TNA. DNA polymeráza umí pracovat s TNA, vlákno TNA se dokonce může párovat proti DNA. Dá se z toho ale vyvodit, že zde kdysi existoval nějaký TNA svět? Mohl, nemusel. Pokud existoval, naši předkové stopy po něm, ony podpěry gotické katedrály, každopádně sežrali a molekulární archeologové jsou v hodně těžké pozici.

 

 

Stuart Kauffman, evoluční biolog.

Teď pojďme trochu konkrétněji k RNA světu. Celá idea vychází z toho, že dnešní živé organismy se vyznačují dualitou genotyp-fenotyp (informace-tělo), které odpovídá na jedné straně DNA, na straně druhé proteiny. DNA se sama nedokáže replikovat (je vlastně sama o sobě docela inertní), potřebuje na to enzymatický aparát, který ovšem sama kóduje. Při úvahách, jak tohle všechno mohlo vzniknout (a nějak to vzniknout muselo), narážíme na známý problém slepice a vejce. RNA svět je snahou tuto dualitu nějak odstranit. Ribonukleová kyselina má totiž katalytické funkce, takže by v nějakém hypotetickém RNA světě mohla být SOUČASNĚ kódem i tělem, replikátorem i katalyzátorem, jakýmsi nahým genem.

Abychom to ještě trochu zamotali, máme zde ale i celou řadu dalších možností.
Na Oslu jsme publikovali článek Jak je to s těmi živými jíly, který předkládá možnost, že původním replikátorem mohla být i anorganická látka, pseudokrystal jílu. Extrémně zajímavý je také objev, že ani DNA nemusí pospávat v podobě populární šroubovice, ale snad by ve skutečnosti mohla mít katalytické funkce také (viz na Oslu článek Vznikl život jinak). Bohužel mi není známo, kam se tyto výzkumy dále ubírají, ovšem DNA jako počáteční nahý gen se jeví mít jednu výhodu - je totiž teplotně stabilnější. Pokud by třeba život vznikal v prostředí horkých pramenů u dna oceánů, pak by zde lépe fungovala DNA.
Zajímavá je i myšlenka, že původní život neměl podobu replikátoru, ale spíše autokatalytické sítě, kde je jedna molekula odpovědná za syntézu jiné látky než sebe sama. Síť se pak kopíruje jako celek. Stuart Kauffman se dokonce pokusil vypočítat, kolik molekul je potřeba na to, aby síť měla potřebné autokatalytické vlastnosti, přičemž vycházel z toho, že s růstem složitosti roste i počet katalyzovaných reakcí. Kauffmanovi primárně šlo o překvapivou myšlenku, že původní živou formou mohly být proteiny, jeho způsob uvažování může být ovšem inspirací i pro úvahy o RNA světě.

 

Teď něco málo o tom, jak by RNA svět mohl fungovat. Řekli jsme si, že RNA může mít katalytické funkce. Potřebujeme tedy RNA, která bude současně RNA polymerázou, bude tedy skládat jednotlivé nukleotidy do souvislého řetězce. To ale ještě tak docela nestačí. Aby docházelo k replikaci, je třeba, aby RNA složila ne nějaký libovolný řetězec, ale zase sebe sama (musí jít tedy nejen o polymerázu, ale i o replikázu). V opačném případě by totiž první vzniklá katalytická RNA poskládala hromadu dalších molekul, které by už katalytické funkce neměly, a vše by zamrzlo (ledaže by se různé molekuly RNA vytvářely křížem; a jasné je i to, že zamrznutí by nemuselo být úplné, protože jiný proces by ta vlákna zase mohl rozkládat).
V analogii s tím, jak pracují enzymy, bychom si také měli představit spíše dvě molekuly. Jediná molekula RNA může těžko složit opět sebe sama ("nepozná", co má skládat; pak jsou zde i striktně chemické problémy, které vedou k tomu, že když už, pak by se takto mohla skládat pouze vlákna symetrická, palindromy). Funkčnější je situace, v níž máme dvě molekuly RNA - jedna je právě v roli enzymu ("tělo"), druhá v roli informačního vzoru ("kód"). Enzym leze po matrici, čte ji, vybírá z okolí volné nukleotidy a skládá je k původnímu řetězci, a tak vytváří řetězec nový.

 

Matt Ridley, absolvent Oxford Univesity, zoolog a popularizátor vědy, žák R. Dawkinse, autor knihy Červená královna.

Řadu těchto modelových situací se podařilo napodobit i laboratorně, něco málo o tom píše Matt Ridley v knize Genom. V článku "Šlechtíme zkumavkovou RNA" je popsána řada triků, které se takto s RNA dají provádět. Zajímavé přitom je, že když šlechtíme RNA na autokatalytické účinky, dostaneme řetězce podobné těm, které dnes najdeme v RNA virech nebo úsecích ribozomální RNA. Dawkins ve Slepém hodináři (pozor - nejde tedy zrovna o nic aktuálního) uvádí, že samovolnému vzniku řetězců RNA výrazně prospívá zinek. To je důležité, sice tedy potřebujeme ještě další katalyzátory, ale anorganické - výše zmíněného problému slepice a vejce jsme se zbavili.

Myšlenka na RNA, která by sama sobě byla RNA polymerázou i replikázou, ovšem mimochodem naráží na jeden zábavný problém - podle nukleové kyseliny totiž nevzniká původní vlákno, ale jeho zrcadlový otisk, komplementární řetězec. Pokud se neomezíme jen na vlákna, která jsou sama sobě svým otiskem (pozor, jde o něco jiného než výše zmíněné symetrické palindormy), náš enzym by měl umět kopírovat obě zrcadlová vlákna, ideálně však už žádná další vlákna jiná. Ono na tom zase tak přesně nezáleží - selekcí ze směsi různých RNA bychom se měli dostat stále blíže a blíže výsledku. Za nejnadějnější postup, jak něčeho takového dosáhnout, se však pokládá zapomenout na chvíli na replikaci, a selektovat prostě na katalytické schopnosti (viz třeba tento článek). Úplný úspěch dosud zaznamenán nebyl a není jasné ani to, jak taková molekula může být dlouhá (což má opět vztah k úvahám o tom, jak ona sama asi vznikla).

 

Jak vidno, článek "Vznik života byl jednodušší, než se soudilo"  pojednává každopádně už o poměrně pokročilém světě, kde vedle sebe existovala RNA i proteiny a alespoň nějaká (proto)buněčná mašinérie. Žádné nahé geny, s tím to opravdu nemá mnoho společného, ale spíše vznik prvních buněk už dost podobných těm dnešním.
RNA svět (pokud ovšem existoval) výše popsanému modelu (pokud ten ovšem existoval) předcházel. Pravda ale je, že cestu mezi těmito stavy si lze v zásadě představit. DNA by se v takovém případě objevila až v další, relativně pozdní fázi. Protože je stabilnější, snad umožnila lepší fixaci genetické informace. Snad došlo i k nějakému hrdlu lahve, kterým prolezly jen organismy schopné odolávat vyšší teplotě.

 

Na okraj ještě dodávám, že by mě docela zajímalo, jaká byla struktura bází v řetězcích prvních "živých" nukleových kyselin. Sled bází u dnešních nukleových kyselin totiž není náhodný (normální, gaussovský), ale jeho matematické rozdělení odpovídá Zipfovu zákonu (mocninné rozdělení). Takovýhle matematický popis obvykle indikuje, že máme co do činění se systémem, který má za sebou nějakou historii/evoluci. Jak z tohoto pohledu vypadá RNA polymeráza, jak krátké RNA geny z výše popsaného článku? Těmihle úvahami bychom se však už dostali někam hodně jinam.

 

Shrnuto, i když máme rámcovou představu o tom, "jak to asi být mohlo", přemýšlení o tom, jak to bylo ve skutečnosti, neztrácí nic ze své přitažlivosti. Jak už bylo poznamenáno výše, je to detektivka, ve které po sobě pachatel (naše prapra...babička) většinu stop zametl opravdu důkladně - své oběti sežral. Výše použitý termín "přemýšlení o původu života" je ovšem trochu nešťastný. Sice vyjadřuje způsob vzniku tohoto textu, ale pokroku samozřejmě dosáhneme spíše v laboratoři než četbou (ne vždy aktuálních pramenů) a přemítáním v pohodlném ušáku.

 

Autor: Pavel Houser
Datum: 26.09.2005 06:06
Tisk článku

Konec lidské evoluce - Kováč Ladislav
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 249 Kč
cena: 221 Kč
Konec lidské evoluce
Kováč Ladislav

Diskuze:

Behe versus Akvinsky

Jirka Vysata,2006-08-03 16:39:25

To mne zaujalo. Uplne jsem pookral. Mohl bys mi poslat podrobnosti? Osobne bych vic duveroval Behemu nez Akvinskemu.

Odpovědět

možna vnikl na Marsu

AK47CZ,2006-03-28 19:36:22

Podle mě je zajimava teorie ta že život vznikl na Marsu a to tak že pred nekolika miliardy let byly na marsu stejne zivotni podminky jako na Zemi, nekteri vjedci tvrdi ze by teoreticky zivot mohl prvni zniknout na Marsu a prenest se pomoci vyrazeni horninyy Marsu meteoritem a dopadnutim na Zem. Takove meteority existuji a jiz vime ze mikroorganismy jseu velmi odolne tak prc ne????!!!!

Odpovědět

stačí myslet

DAM,2006-02-14 23:38:10

Vědci se snaží napodobit vznik života a nejde jim to.Aby vzniklo alespoň něco co se aspoň trochu podobá tomu co údajně vznikalo nebo probíhalo před " x miliony lety", tak to musí někdo v laboratoři cíleně řídit či usměrńovat, musí u toho myslet . Jak asi cíleně a uvědoměle pracovala evoluční náhoda ? Zkuste na to přijít, stačí myslet.

Odpovědět


...

Jirka Vysata,2006-08-03 16:23:48

To je problem. Descartes napsal udajne "myslim - tedy jsem". Ve skutecnosti napsal "pochybuji - tedy jsem". Stejne jako u dogmatickych nabozenskych nauk se nesmi myslet, aby se nepochybovalo, i v pripade ET je pochybovani velmi nebezpecne.

Odpovědět

Skutečným vznikem života se článek nezabývá

Stanislav,2005-10-03 18:33:43

Článek nic nyvyjasňuje, skutečnému vzniku života jsme stále nepředstavitelně daleko, pravděpodobnost náhodného spojení proteinů a nukleových kyselin v genetický systém je minimální = 1: 10 umocněno na 138. Jinak zde v diskuzi kýmsi zmíněný biochemik Behe není kreacionista, netvrdí, že svět byl stvořen v dnešní podobě, tvrdí jen, že současné názory na evoluci (včetně neodarwinistů) nedokážou vysvětlit vznik složitých buněčných biochemických systémů (ADP, koagulace atd.)

Odpovědět

Významý vědec

Ucholák,2005-09-29 19:14:06

To jsem se pobavil: guru intelektuální levice R. Dawkins "přednáší biologii... je nositelem Shakespearovy ceny" - asi za biologii?
R. Dawkins je (možná se mýlím) historik vědy, ne "vědec". Především je .... co vlastně je? jak to nazvat? neokomunista... euromarxista.... zkrátka je to levicový filosof. Hrubě řečeno je to vzdělaný Grebeníček. Pokud vám to vadí vězte že mnoho podstatných názorů mají společných.

Zkrátka pan Dawkins je nešťastník, který se nechal napálit na levicovou filosofii a teď chce jí vnucuje ostatním, kteří o to nestojí. Zdá se to směšné ale je to nebezpečné (jako ten Grebeníček).

Odpovědět


Ad: Ucholak

magd,2005-09-30 12:10:42

Ten Ucholak je uplne vedle. Cetl vubec neco od Dawkinse?

Odpovědět


...

Jirka Vysata,2006-08-03 16:30:19

R. Dawkins je skutecne biolog. Precti si peclive jakou dostal cenu. Za fantazii by si Shakespearovu snad zaslouzil, dostal ale jinou. Napsal treba slepeho hodinare. Je to predstavitel nejmilitantnejsiho kridla ET. Neumi moc pocty a logiku a tak je pobavenim pro nektere biochemiky. Ma ale dobrou predstavivost a vymluvnost. Myslim, ze kdyby ET postradala takoveto fundamentalisty, vyrazne by ji to prospelo. Dawkins vysmechem nesetri ani vuci evolucionistovi Gouldovi.

Odpovědět

Zbytečná polemika, vše je jasné

Ucholák,2005-09-26 15:13:41

Jakápak polemika, vždyť víme že vznik života byl jednodušší... (http://www.osel.cz/index.php?clanek=1464).
O čem polemizovat, když to víme, že?

Odpovědět

Poznámka bokem :)

Láďa,2005-09-26 12:56:38

Ono je vtipné, že -je dokázáno-, ve smyslu matematického důkazu do přírodovědy nepatří a z principu patřit nemůže. Princip přírodovědy spočívá v tom, že ji lze vyvrátit :)

Tuhle chybu dělá i část vědců, tzv. scintisté, ale v mnohem větší míře různé skupiny mimo vědu. Mně osobně přijde nadmíru vtipné, když různé esoterické skupiny přejali celý kompletní aparát staré novověké vědy 16-19.stol., dokonce i kompletně materialistický filozofický aparát, že formou mluví o duchovní energii a astrálních tělech nemění skutečnost, že jde obsahem o čistý materialismus (jako filozofii) :-)

A ad inteligentní designer, to proč nepatří do vědy, že jde o hypotézu ad hoc, když něco nevím, vždy mohu použít a nic neřeší, bych psát zde nemusel.
Zajímavé mi ale přijde, jak zvedli, sice velmi pomalu, ale přece, hlavu katoličtí teologové, ačkoliv způsob evoluce v biologii je jim v zásadě možná fuk, když se začalo šířit, co vlastně pan Behe tvrdí, viděsili se z teologického hlediska, neboť pan Behe a skupina evangelikálů, překroutil a převrátil jeden z tzv. Akvinského důkazů Boha způsobem, který hraničí s těžce nekřesťanským pohledem :), někde na webu koluje stanovisko prof.Oakse, katolického teologa, který ho vyvrací teologicky (ted způsobem biologie se přímo netýkajícím) a protože znám jednu katolickou teoložku osobně, mám potvrzeno i vícekrát :)

Ovšem největší tragedií klasických kreacionistů, šestidenovců, je, že zasvětili životy velkému přeludu, a vymýšlení neuvěřitelně sofistikovaných blbostí, jak se stihlo za 6 dní, apod., a nikdy je nenapadlo nahlédnout do hebrejského originálu Genesis, kde by zjistili, že hebrejské slovo "jóm" - den , neoznačovalo ve staré hebrejštině jen den, ale právě i období, tedy libovolné časové délky (např. v Bibli je "den žně" a evidetně se jím myslí celé období žně, zde např. týden, a opět je, stejně jako na dalších místech, (a ne vždy přeložených jako den), slovo "jóm", kdyby na to přišlo, mohla by být v Genesis 1 klidně překládáno jako první obodobí - jeho soumrak a úsvit, druhé období, atd., atd.
Tragédie se mění v samém základu ve frašku, bohužel boj s lidskou blbostí je věčný, a politickému tlaku šestidenovců budeme čelit ještě v budoucnu měrou hojnou...

Odpovědět


pan Láďa

Pepa z depa,2005-09-26 20:51:56

V hebrejštině, pokud si vzpomínám, tak písmeno w - tzv. waw je v pořadí šestým písmenem a současně má i číselnou hodnotu 6. Tedy www ...666 ?

Odpovědět


Potvrzení pravdy nepravdou?

Béďa,2005-10-16 09:37:47

To Láďa:
"Princip přírodovědy spočívá v tom, že ji lze vyvrátit :)"

To je zajímavá logika. V zásadě říká, že platí to, co neplatí. Má toto tvrzení i svého autora, případně i důkaz? Jde o axióm, jakými se to v přírodovědě jen hemží, nebo to platí proto, že to lze vyvrátit? Nebo, nedej Bůh, to snad neplatí, protože to dosud nikdo nevyvrátil?
Vyznavači Stvoření měli dosud "právo" jen věřit. Důkaz ke změně víry na vědění jim chyběl. Jak lze ale přírodovědně vysvětlit vzájemné vazby objevené v pyramidovém poli Gízy? Viz www.razdva.cz/jaroha. Že by důkazem typu: "jde o souhru náhod", protože to nelze vyvrátit? Nebo to snad vyvrátit lze? Čím?

Odpovědět

Hezký článek

Ccecil,2005-09-26 08:20:19

Doporučuji všem čtenářům si i osvěžit linky zde uvedené a linky z linků. A doufám, že záplavu "Kdyby", "Snad", "Možná" a "Asi" v těchto článcích nepřehlédněte a nebudou opět transformovány do "Je dokázáno", což vidím jako největší chybu skalních obhájců neodarwinistické evoluce.

Jsou to velmi zajímavé myšlenky a bylo by potřeba na nich ještě hodně zapracovat, aby opravdu bylo možno prohlásit "je dokázáno". Dávám za 1.

Odpovědět


Omlouvám se za překlepy

Ccecil,2005-09-26 08:25:59

sorry

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace